Las estrellas de la ingeniería «invisible»

Proyectos con elaboradas técnicas de cimentación y geotécnica se llevan a cabo en diferentes tarjetas postales brasileñas y demuestran la importancia que tiene una actividad imprescindible para la ejecución de cualquier obra

Durante décadas, uno de los lugares más tradicionales de la avenida Paulista, tarjeta postal de la ciudad de São Paulo, fue la mansión de la familia Maratazzo, en una esquina donde la valorización comercial la convirtió en el metro cuadrado más caro de Brasil. Ahora, después que el tiempo se encargó de transformar todo en ruinas y recuerdos, la residencia está volviendo a resurgir como centro donde se concentrarán las atenciones, en esta oportunidad como un complejo de uso mixto con una torre comercial y un shopping center.

El emprendimiento, fruto de un proyecto arquitectónico y paisajístico único, contará con un área verde abierta al público de 2380 m². Las obras comenzaron en mayo de 2011 y están a cargo de las empresas de desarrollo inmobiliario Camargo Corrêa Desenvolvimento Imobiliário (CCDI) y Cyrela Commercial Properties (CCP). En total, tendrá aproximadamente 43 000 m2 de superficie alquilable, de los cuales 22°000 m2 se destinarán a oficinas y 21 000 m² brutos al shopping.

Pero, los protagonistas en esta etapa de la obra son los cimientos, parte constructiva que llega a consumir un tercio del tiempo total de ejecución del proyecto y que quedará invisible después que el edificio esté terminado. Hoy, la ingeniería aplicada en obras de cimientos y geotécnica rompe las fronteras y coloca a Brasil entre los principales países propagadores de conocimiento técnico, en lo que se refiere a proyectos del sector.

En todo el hemisferio sur, el país ha conseguido realizar las obras de cimentaciones sin que fuera necesario importar profesionales. El caso de un emprendimiento como el de la avenida Paulista, llama la atención no solo desde el punto de vista geotécnico, sino también por los extremos cuidados que se deben tener con la seguridad en razón del intenso flujo de personas, tanto en las calles como en el subsuelo, pues el metro se encuentra próximo a las excavaciones. «Además de los cimientos de toda la estructura, estamos construyendo los muros pantalla de hormigón armado anclados con tirantes para contener el suelo», explica el Ing. Luciano José Martins, superintendente de obras de Geosonda, empresa a cargo de esta etapa de la obra.

«Trabajamos en una superficie de unos 9000 m² de un terreno que tiene, en total, aproximadamente 11 700 m²  ubicado entre las calles São Carlos do Pinhal y Pamplona, y la Avenida Paulista¬ , y lo primero que hicimos fue construir los muros pantalla de hormigón para, posteriormente, hacer la excavación de la caja del subsuelo», informa Martins. Los muros pantalla son de hormigón armado in situ, en forma de paneles, y cada uno mide 3,20 m x 40 cm. Dada la proximidad al túnel del metro, que corre por debajo de la avenida Paulista, los paneles miden 2,5 m x 50 cm de espesor, la pantalla llega a 33 m de profundidad y el desnivel es de 6 m sobre la calle São Carlos do Pinhal, en el lado opuesto. La distancia de la obra hasta la calle Pamplona, en la lateral, es de 13 m.

Los tirantes de anclaje de las pantallas son hechos con barras inclinadas de acero unidas en forma de un haz, y llegan, en algunos casos, a medir 40 m de longitud.

El Ing. Martins explica que en el proyecto inicial, estaba previsto construir el muro pantalla que sostendrá el cuerpo del edificio por la calle Pamplona, con 1 m de espesor y 46 m de profundidad. «Pero, el gran volumen de hormigón que requiere cada panel en la zona de la avenida Paulista y la necesidad de atravesar capas espesas de limonita (concreciones del suelo con óxido férrico hidratado), características del substrato del lugar, llevó a Geosonda a presentar una nueva alternativa técnica. La solución está compuesta por pilotes excavados de 1,20 m de diámetro, adosados formando una pantalla, impermeabilizados entre sí con la técnica de Jet Grouting», explica.

Los espacios entre los pilotes excavados se rellenaron con columnas Jet Grouting de 80 cm de diámetro, donde a través de chorros de lechada de cemento a alta presión, se mezcla el suelo con el cemento, formando columnas impermeables.

En la cota 75, a 25 m por debajo de la avenida Paulista, los cimientos del edifico que se construirá tendrán 161 pilotes excavados –en total, en el emprendimiento habrá 289 pilotes excavados, con diámetros que varían entre 1,20 m y 1,80 m . «Considerándose la cota 100 en la avenida Paulista, llegarán a la 46, la mayor profundidad. En la cimentación del emprendimiento completo, habrá un total de 29 m de profundidad útil de los pilotes».

Los cimientos van a soportar 13 pisos de losas corporativas que tendrán entre 1500 y 2000 m² de superficie y podrán dividirse en dos conjuntos. Se instalarán dieciséis ascensores: ocho principales, dos de servicio y seis para acceder al subsuelo. El proyecto también prevé acceso para personas con discapacidad, sala de seguridad, automatización y supervisión del edificio.

El shopping, que está proyectado para ofrecer una amplia gama de opciones de servicio y entretenimiento al público que vive y trabaja en la zona, tendrá cinco plantas, que sumarán unos 21 000 m², 142 locales comerciales, patio de comida, nueve restaurantes, seis salas de cine, un teatro, además de servicios de atención al cliente y otros de uso cotidiano. Tendrá siete subsuelos de estacionamiento con capacidad para aproximadamente 1500 vehículos. El término de las obras está previsto para el primer semestre de 2015.

De São Paulo a la avenida Sapucaí 
También se está reformando la estructura del Sambódromo de la avenida Marquês de Sapucaí, ciudad de Río de Janeiro. Las obras, presupuestada en 30 millones de reales, estarán concluidas antes del carnaval 2012, según informa el gobierno municipal. Para dar una idea, todo lo que hay en uno de los flancos de la avenida Marquês de Sapucaí se está construyendo en el otro, salvo algunas diferencias estructurales. Los palcos cerrados, por ejemplo, contarán con balcones y ocuparán dos plantas en cada uno de los cuatro bloques de las gradas y palcos bajos.

Los trabajos de cimentación comenzaron en agosto y terminaron en octubre de 2011. «Su construcción demandó el hincado de pilotes premoldeados de 42 cm y 50 cm de diámetro, enterrados entre 12 y 16 metros de profundidad, lo que equivale a un total de 7500 m lineales», informa Luiz Gonzalez, director de ingeniería de Terratest Brasil, empresa que realizó los trabajos de cimentación de las nuevas gradas.

Explica que, inicialmente, los proyectistas pensaron que el terreno sería bueno, que no presentaría muchas dificultades desde el punto vista geotécnico, es decir, el suelo sería muy blando pero consistente para el hincado. «Hincamos unos 200 m lineales por día, en buenas condiciones de trabajo, sin lluvias. Sin embargo, a medida que llegábamos a la profundidad deseada, comenzamos a tener dificultades, en algunas partes los suelos eran más duros, de mayor resistencia. Pero, aún así, logramos mantener una buena productividad sin romper ningún pilote», explica Gonzalez.

Como el metro pasa próximo, tuvimos que realizar diversas pruebas y ensayos para certificarnos que las obras no provocarían ningún daño en las edificaciones y demás estructuras de los alrededores. Una vez constatada la viabilidad, la empresa Terratest comenzó los trabajos utilizando pilotes con hélice continua, que miden entre 300 mm y 1000 mm de diámetro y 20 m de longitud máxima.

El autor del proyecto de reforma del Sambódromo es el arquitecto Oscar Niemeyer, y su objetivo es retomar el diseño original y preparar el lugar para recibir algunas competiciones de los Juegos Olímpicos, como las pruebas de tiro con arco y la maratón.

En el Sector 2, se construirá un nuevo bloque con tres módulos de gradas, palcos cerrados y palcos bajos, e incluirán también baños públicos, accesos especiales para discapacitados, servicio de urgencias médicas, sala de seguridad, zonas de servicios diversos y un lugar especial reservado a los jurados. Gracias a la ampliación, el Sambódromo tendrá capacidad para recibir a 77 800 espectadores.

Estabilización de laderas para construir edificios
La preocupación con los aspectos geológicos de un emprendimiento precede a la concepción del proyecto, de forma a armonizar la construcción y la ingeniería, colocando siempre en primer lugar el factor seguridad. Pero, en el emprendimiento Acqua Play, en la ciudad de Santos, estado de São Paulo, se realiza la adecuación de las obras a la geología del lugar, de forma segura, con tecnología de punta, y sin ocasionar daños al medio ambiente, de acuerdo con sus realizadores.

En la falda del cerro Santa Therezinha, entre 30 m y 40 m de distancia, se están construyendo ochos torres residenciales, siete entre ellas con 23 pisos y una con 22, y 1464 apartamentos de dos y tres dormitorios. «Aunque el margen de seguridad era amplio, el Ministerio Público exigió que se estabilizaran las laderas antes de iniciar las obras», explica Fábio Villas Bôas, director ejecutivo técnico de Tecnisa.

En las laderas había diversos componentes que era necesario estabilizar, como bloques rocosos grandes y pequeños y partes del terreno con inclinación negativa donde estaba instalada una cantera. «Algunos bloques fueron derrumbados y otros anclado en el mismo lugar en que estaban», explica Villas Bôas. «Se usó un sistemas de drenaje horizontal profundo (DHP) para retirar el agua alojada en las capas más profundas de las rocas –es decir, si hay una fisura a 80 m de profundidad, se acumula agua y se la debe drenar– y tirantes o pernos de anclaje con o sin mallas», dice.

Un poco más arriba, a una altura de 95 metros, se presentó un gran desafío: aplicar mallas de alta resistencia para lograr la estabilización en la parte de la ladera donde hay vegetación sobre tierra y no apenas rocas. Se colocaron 130 metros de mallas importadas, normalmente utilizadas en lugares donde es necesario contener avalanchas, con soportes anclados en plano horizontal en la roca, tirantes y columnas. «Cuando ocurre un desprendimiento de piedras, madera o cualquier otro material, la malla actúa como una red de contención, sus eslabones funcionan como resortes y devuelven el material», describe Villas Bôas.

Con el propósito de determinar las trayectorias de bloques en caída libre por la superficie de la ladera, se realizaron simulaciones con programas computacionales, que consistieron en análisis en dos y tres dimensiones, usando como base el relevamiento topográfico con detalles de la ladera nordeste del cerro Santa Terezinha y sus adyacencias.

Los análisis en dos dimensiones fueron desarrolladas usando el método Colorado RockFall Simulation Program (CRSP - hipótesis de bloque de roca puntiforme), desarrollado por Pfeiffer y Bowen (1989), que describe el comportamiento de los bloques aplicando la ecuación del movimiento parabólico de cuerpos en caída libre y el principio de conservación de energía total.

El fenómeno del impacto se modela utilizando parámetros adicionales como la rugosidad del talud y la dimensión de los bloques de roca. El método considera las combinaciones de movimientos de traslación, rotación y rebote de los bloques. Como datos de entrada se utiliza la posición inicial del bloque en la ladera, con la masa y el módulo de elasticidad definidos, y su velocidad inicial. Esas informaciones son suministradas por el usuario, junto con la geometría y los coeficientes de absorción de energía (rugosidad) en la dirección normal y tangencial de la superficie de la ladera. La velocidad del bloque durante la caída es calculada a partir de la energía cinética para todos los puntos de la trayectoria. El cálculo termina cuando la velocidad cae por debajo de un valor predefinido.

El programa permite simular dónde se abrirán las zanjas de captura de bloques e se instalarán barreras formadas por terraplenes u otros tipos de estructuras macizas (muros de hormigón, gaviones, etc.). Permite también simular la colocación de barreras dinámicas de absorción de impacto, definidas por su posición, altura y energía máxima absorbible.

De acuerdo con Tecnisa, se invirtieron 4 millones de reales solo en la parte de contención de las laderas, el metro lineal de malla, que colocó un equipo contratado por Tecnisa debidamente capacitado por el fabricante, costó 5000 dólares.

El proyecto ejecutivo de la contención y los cimientos fue realizado por la empresa Zaclis Falconi. Los cimientos fueron construidos con los métodos de pilote excavado, pilote con hélice continua y micropilote o pilote raíz. «Como las obras eran en la falda del cerro, sabíamos que el suelo sería bastante heterogéneo y para alcanzar la profundidad necesaria, algunas veces llegamos a atravesar hasta seis bloque de roca», explica Villas Bôas.

Para el arranque de rocas usamos hilo diamantado en lugar de dinamita y martillo hidráulico. «Se trata de una opción moderna donde se barrena de los dos lados».

Las cimentaciones en primer plano en 2012
El sector brasileño de obras de ingeniería y cimentaciones vive hoy uno de los más importantes momentos de su trayectoria. La gran cantidad de obras de infraestructura interna y la expansión inmobiliaria de los últimos cuatro años, han favorecido la generación de nuevas oportunidades para las empresas  tanto prestadoras de servicios como fabricantes de máquinas– que amplían los negocios y diversifican las actividades de forma más productiva. Brasil cuenta con más de 500 empresas de cimentaciones y geotecnia, entre proyectistas, ejecutores, administradores, fabricantes y distribuidores de máquinas y equipos, que representan el 4% del PBI de la construcción.

«La ejecución de cimientos forma parte, obligatoriamente, de todos los proyectos, ya sean de construcción de centrales hidroeléctricas de pequeña, mediana y gran envergadura, aeropuertos, puertos, líneas de metro y viviendas o urbanísticos», explica Clóvis Salioni Júnior, presidente de la Asociación Brasileña de las Empresas de Ingeniería de Cimientos y Geotecnia (ABEF).

En 2011, de acuerdo con los datos obtenido por ABEF, las empresas fabricantes de perforadoras y equipos de hincado prevén una facturación de aproximadamente 350 millones de reales, un incremento del 10% con respecto a los 316,7 millones de reales que facturaron en 2010.

Con un mercado en expansión y varias empresas instalándose en Brasil, el sector se prepara para participar en su principal evento, el 7º Seminario de Ingeniería de Cimentaciones Especiales y Geotecnia (SEFE 7), que se realizará entre el 17 y el 20 de junio de 2012 en el Expo Transamérica, en la ciudad de São Paulo. Tradicionalmente, el evento difunde conocimiento, nuevas tecnologías, tendencias por medio de grandes debates en los que participarán técnicos, proveedores y prestadores de servicios, pero, la novedad es que en 2012 también incluirá la 1ª Feria de la Industria de Cimentaciones y Geotecnia.

La exposición tendrá lugar en una superficie de aproximadamente 3000 m², donde se presentarán máquinas grandes, medianas y pequeñas, nacionales e importadas, además de insumos, soluciones en cimentaciones y geotécnica.

SEFE, que se realiza cada cuatro años, reúne los más importantes técnicos, ejecutores, proyectistas, consultores y dirigentes empresariales del sector de cimentaciones, sondeos y geotécnica de Brasil.

El evento es realizado por ABEF, en conjunto con SINABEF, el Deep Foundations Institute (DFI), la Asociación Brasileña de Mecánica de los Suelos e Ingeniería Geotécnica (ABMS) y la Asociación Brasileña de las Empresas de Proyecto y Consultoría en Ingeniería Geotécnica (ABEG). La alianza con DFI, entidad estadounidense promotora de diversos eventos sobre el tema en los Estados Unidos, le da una dimensión más amplia al evento.